Hớng dẫn tập dài Kỹ thuật Xung Đặt vấn đề Ta tiến hnh phân tích cụ thể biến đổi điện áp xoay chiều - xoay chiều pha, chỉnh lu có điều khiển pha cụ thể l sơ đồ cầu pha bán điều khiển Các bớc phân tích đợc tiến hnh nh sau: * Thiết kế mạch động lực: + Mạch lực biến đổi điện áp xoay chiều - xoay chiều pha + Mạch lực chỉnh lu cầu pha có điều khiển * Thiết kế mạch điều khiển: + Mạch điều khiển biến đổi điện áp xoay chiều - xoay chiều pha + Mạch điều khiển chỉnh lu cầu pha có điều khiển Phần i : Mạch động lực I Bộ biến đổi xoay chiều - chiều có điều khiển pha it Bộ biến đổi xoay chiều - chiều có cấu tạo từ mạch chỉnh lu sơ đồ cầu pha bán điều khiển nh hình 1-1 T1 u D1 ud i Trong sơ đồ hai van điều khiển Ti1, Ti2 T2 đợc mắc hai nhóm van khác nhóm Anốt chung v nhóm Katốt chung Với cách mắc nh D2 Et Lt Rt Hình 1-1: Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lu bán điều khiển mạch hoạt động tích cực tải có điện cảm lớn Các phần tử Rt, Lt, Et l điện trở thuần, điện cảm v sức điện động tợng chng cho tải Ta giả thiết điện cảm tải l vô lớn nguyên lý hoạt động mạch đợc mô tả nh giản đồ thời gian hình 1- Ta giả thiết khoảng thời gian từ t = đến t < = van D1 v D2 dẫn dòng dới tác dụng Sđđ tự cảm sinh Lđ Tại t = = ta đa xung điều khiển đến mở T1, lúc ny T1 có điện áp phân cực thuận nên T1 mở Trong khoảng thời gian T1 v D2 cho dòng điện chảy qua Khi u2 bắt đầu đảo dấu D1 mở T1 tự nhiên http://www.ebook.edu.vn Hớng dẫn tập dài Kỹ thuật Xung bị khoá, D1 v D2 cho dòng chảy qua, điện áp ud = Đến thời điểm t = ta cho xung điều khiển mở T2, dòng tải chảy qua D1 v T2 Điốt D2 bị khoá lại Trong sơ đồ ny khoảng thời gian dẫn dòng Thyristor v điốt l không - Góc dẫn dòng điốt l D = + , góc dẫn dòng Thyristor l T = - Giá trị trung bình điện áp tải l: ud id ut = ( ) u (1 + cos ) u sin t dt = t 2 3 4 t iT1 t iD2 t iT2 t iD1 t i2 t /2 t Hình 1- 2: Giản đồ dòng điện, điện áp phân tử http://www.ebook.edu.vn Hớng dẫn tập dài Kỹ thuật Xung Id = Giá trị trung bình dòng điện tải: ud R Giá trị trung bình dòng điện qua Thyristor: I d ( ) IT = I d t = d Dòng điện qua điốt ID = I ( + ) I d dt = d Giá trị hiệu dụng dòng qua cuộn dây thứ cấp MBA I2 = I d dt = I d - Điện áp nguồn lớn đặt lên điốt, Thyristor l: UT ngmăx = UD ngmăx = u * Nhận xét: + Hai Tiristor thay lm việc hai nửa chu kỳ điện áp nguồn (khi có xung điều khiển) + Điện áp hai biến đổi phụ thuộc vo góc mở , giảm điện áp tăng, tăng điện áp giảm II Bộ biến đổi xoay chiều - xoay chiều pha Bộ biến đổi xoay chiều - xoay chiều Ti1 pha gồm hai Tiristor Ti1v Ti2 đợc mắc song song ngợc với nh hình 1-3 Để u hiểu rõ nguyên lý hoạt động mạch ta giả thiết tải Rt l trở, điện áp nguồn đặt nên mạch l hình sin có dạng: u = U sin t (v) Ti2 Rt it Hình 1-3: sơ đồ nguyên lý biến đổi xoay chiều xoay chiều pha Khi hoạt động biến đổi đợc mô tả nh hình 1-4 Các Tiristor Ti1, Ti2 thay phiên lm việc ứng với chu kỳ điện áp lới Khi Ti1 thông phần nửa chu kỳ dơng điện áp nguồn http://www.ebook.edu.vn Hớng dẫn tập dài Kỹ thuật Xung đặt lên tải, Ti2 thông phần nửa chu kỳ âm điện áp lới đặt lên tải Khi thay đổi trị số góc mở 1, (1 2) thay đổi đợc trị số hiệu dụng điện áp đặt lên tải Trong khoảng thời gian Ti1 v Ti2 dẫn, dòng điện tức thời mạch đợc tính: it = t u sin t R + t u = U sin t (v) v1 v2 v3 v4 t uđk1 t uđk2 1 ut,it ut it it,it tb it t t it tb t uTi1=uTi2 t Hình 1-4: Giản đồ dòng điện v điện áp phần tử BBĐ http://www.ebook.edu.vn Hớng dẫn tập dài Kỹ thuật Xung Dòng điện tải có dạng l hình sin không đầy đủ (bị góc) Khai triển Fourier dòng tải ny bao gồm thnh phần dòng (bậc 1) v thnh phần bậc cao Thnh phần dòng itcb chậm sau so với điện áp nguồn góc l Có nghĩa l tải l trở, lới điện xoay chiều phải cung cấp công suất phản kháng - Giá trị hiệu dụng điện áp tải l: ut = ( ) u sin t dt = u - + sin2 - Giá trị hiệu dụng dòng điện không tải: It = u t u + sin = R R 2. - Công suất tác dụng cung cấp cho mạch tải: u + sin Pt = u t I t = R - Dòng điện qua Thyristor l : iT = iT = it - Điện áp ngợc lớn đặt lên Thyristor l: UngmăxT1 = UngmăxT2 = u http://www.ebook.edu.vn Hớng dẫn tập dài Kỹ thuật Xung Phần ii : Mạch điều khiển I Yêu cầu chung mạch điều khiển Để điều khiển Tiristor BBĐ ta dùng mạch gọi l mạch điều khiển, mạch ny tạo dãy xung (với thông số kỹ thuật theo yêu cầu) đồng với điện áp đặt nên Tiristor, cách điều chỉnh thời điểm xuất xung (góc xung điều khiển) đa đến Tiristor để thay đổi giá trị hiệu dụng điện áp biến đổi Yêu cầu chung mạch điều khiển pha xung l: - Tạo dãy xung điều khiển (uđk1, uđk2) lệch 1800 điện, tần số dãy xung tần số điện áp lới - Mỗi xung điều khiển đợc tạo phải có biên độ, độ rộng theo yêu cầu (các thông số ny đợc tính chọn dựa vo thông số kỹ thuật Thyristor đợc điều khiển - tra cứu sổ tay) - Các góc điều khiển 1, (thời điểm xuất xung điều khiển so với mốc thời gian 0, , 2, , k điện áp lới) điện áp điều khiển thay đổi đợc (lý tởng) từ 00 điện 1800 điện - Xung điều khiển đợc gửi đến Thyristor điện áp đặt lên (Uak) l điện áp phân cực thuận - Tạo trình điều khiển l thuận (điện áp chủ đạo ucđ tăng điện áp biến đổi tăng v ngợc lại) - Tự động cắt xung điều khiển đa góc mở 1, tăng trị số 1800 điện hệ thống có cố xảy - Khi cần điều chỉnh, ổn định đại lợng no đầu biến đổi (chẳng hạn cần ổn định điện áp ra) nhờ đại lợng phản hồi âm m góc điều khiển 1, tự động thay đổi trị số có nhiễu loạn từ lới điện hay phụ tải Sự thay đổi 1, theo xu hớng giữ ổn định giá trị đại lợng đầu biến đổi ta cần quan http://www.ebook.edu.vn Hớng dẫn tập dài Kỹ thuật Xung tâm Chất lợng mạch điều khiển thể tốc độ phản ứng góc điều khiển 1, có nhiễu loạn từ lới tải Luôn đảm bảo = (khi mạch tải có tính chất cảm, tải xuất thnh phần điện áp chiều lm dòng tải tăng vọt phá hỏng Thyristor thiết bị khác) Mạch điều khiển biến đổi xoay chiều - xoay chiều pha a Xây dựng sơ đồ khối Từ yêu cầu mạch điều khiển ta có giản đồ thời gian mô tả hoạt động mạch điều khiển nh sau: ul Ube max t Uđb0 t Uđb1 t Uđb2 u Urc Uđk t t USS t u Uvp t UđkTi1 UđkTi2 t t Hình 2-1: Giản đồ thời gian mô tả hoạt động mạch điều khiển http://www.ebook.edu.vn Hớng dẫn tập dài Kỹ thuật Xung Từ giản đồ thời gian ta đa sơ đồ khối mạch điều khiển nh sau: u ĐBH-FSRC SS SX CX uđk uđk1 uđk2 uđ uđk0 Khối 1: Đồng hoá - phát sóng ca Khối 2: So sánh Khối 3: Sửa xung Khối 4: Chia xung Khối 5, 5: Khuếch đại xung Khối 6: Khuếch đại trừ Hình 2-2: Sơ đồ khối mạch điều khiển http://www.ebook.edu.vn Hớng dẫn tập dài Kỹ thuật Xung Mạch điều khiển biến đổi xoay chiều - chiều a Xây dựng sơ đồ khối Dựa vo yêu cầu mạch điều khiển nh phần trớc ta đa giản đồ thời gian mạch điều khiển nh sau: ul u Uđ Urc t Uđk t u t UceT3 Ucebh UceT3 t t UC3 t UC3 t UđkTi1 t UđkTi2 t Hình 2-3: Giản đồ thời gian mô tả hoạt động mạch điều khiển http://www.ebook.edu.vn Hớng dẫn tập dài Kỹ thuật Xung Từ giản đồ thời gian ta đa sơ đồ khối mạch điều khiển nh hình 2-4 Uđ ul ĐBH-FSRC1 SS1 SX1 KĐX1 UđkTi1 ĐBH-FSRC2 SS2 SX2 KĐX1 UđkTi2 THTH-KĐTG Ucđ -Uph Hình 2-4: Sơ đồ khối mạch điều khiển - ĐBH-FSRC1 v ĐBH-FSRC2: L hai khối đồng hóa v phát sóng ca - SS1 v SS2: Hai khối so sánh - SX1, SX2: L hai khối sửa xung - KĐX1 v KĐX2: L hai khối khuếch đại xung - THTH-KĐTG: Khối tổng hợp tín hiệu v khuếch đại trung gian - Uđ, Ucđ, -Uph : L điện áp đặt, điện áp chủ đạo v phản hồi âm áp 10 http://www.ebook.edu.vn Hớng dẫn tập dài Kỹ thuật Xung dòng điện Sức điện động tự cảm ny phân cực thuận cho điốt D5 nên D5 thông dập tắt sức điện động ny Điốt D6 mắc song song với cuộn thứ cấp biến áp xung có chức dập sức điện động tự cảm cuộn thứ cấp biến áp xung thời điểm t2 điện áp vo mạch vi phân lại chuyển giá trị USS = Ucebh 0, tụ C3 bắt đầu thực trình phóng điện theo đờng: +C3 D4 mát nội trở nguồn USS R8 -C3 Quá trình phóng điện tụ C3 gây sụt áp thuận D4, sụt áp ny đặt nên hai tiếp giáp Je T4 v T5 v phân cực ngợc cho hai tiếp giáp ny Đây l xung âm đặt tới hai tiếp giáp điều khiển hai Tranzistor v chúng đợc thể giản đồ thời gian nét đứt trục UKAD4 * Kết luận: Quá trình diễn liên tục v lặp lặp lại kết l cuộn thứ cấp biến áp xung ta thu đợc dẫy xung có tần số tần số dẫy xung USS Xung mạch khuếch đại xung UđkTi có sờn trớc không thay đổi so với xung USS, song độ rộng xung đợc sửa với độ rộng thích hợp để mở Tiristor Độ rộng xung UđkTi khoảng thời gian T4 v T5 dẫn dòng qua cuộn sơ cấp biến áp xung, l khoảng thời gian tụ C3 nạp điện từ giá trị UC3 = Ucebh đến giá trị UC3 = UCC3 Trong thực tế ngời ta thờng tính chọn cho mạch vi phân cho độ rộng xung đa đến mở Tiristor nằm khoảng từ 200s đến 600s * Tính chọn cho mạch sửa xung: Để tính chọn cho mạch sửa xung v khuếch đại xung ta chọn nguồn nuôi có giá trị UCC3 = 12 (v) Khâu sửa xung gồm tụ C3 v nội trở tiếp giáp Je hai Tranzistor T4 v T5 Vì độ rộng xung UđkTi (tx) khoảng thời gian tụ C3 nạp điện (tn) từ giá trị -UC3 = Ucebh ữ -UC3 = UCC3 nên ta chọn độ rộng xung tx = 200s tn = 200s Trong trình tụ C3 nạp điện ta có biểu thức: U C = U CC (1 e tn ) + U cebh http://www.ebook.edu.vn 27 Hớng dẫn tập dài Kỹ thuật Xung Trong tn l thời gian nạp tụ từ giá trị -UC3 = Ucebh = 0,6 (v) ữ -UC3=UCC3, l số thời gian nạp tụ C3 = (rebT5 + rebT4 + R8).C3, với rebT5, rebT4 l nội trở tiếp giáp Je hai Tranzistor T4, T5 Do nội trở tiếp giáp Je Tranzistor nhỏ so với R8 nên ta coi nh không có, ta có công thức nh sau: = R8.C3 Đến thời điểm t2 tụ C3 nạp đầy điện ta có biểu thức: U C (t ) = U CC (1 e tn ) + U cebh Thay giá trị UCC3 = 12 (v), Ucebh = 0,6 (v), tn = 200s = 2.10-4s, = R8.C3 , UC3(t3) = UCC3 = 12 (v), vo biểu thức ta đợc: U C = U CC (1 e e tn 2.10 R C ) + U cebh 12 = 12.(1 e 2.10 R C ) + 0,6 = 0,6 e 2.10 R C = 1,7 Lấy ln hai vế v biến đổi ta đợc: R8.C3 = 4.10-4 R = 4.10 C3 Chọn tụ C3 có dung lợng l 200 (nF) = 2.10-7 (F) Khi suy ra: R8 = 2(k) * Tính chọn cho mạch khuếch đại xung: Mạch khuếch đại xung gồm hai Tranzistor T4 v T5 l đèn thuận ghép Darlington kết hợp với biến áp xung BAX Để chọn đợc Tranzistor tầng khuếch đại ta phải hiểu ngời ta thờng ghép nh để tạo tầng khuếch đại Nguyên l Tranzistor công suất dùng để khuếch đại công suất xung lại có hệ số khuếch đại nhỏ, Tranzistor có hệ số khuếch đại lớn lại có công suất nhỏ Vậy muốn có tầng khuếch đại có công suất nh hệ số khuếch đại lớn có cách ghép nối tiếp chúng lại với Khi hệ số khuếch đại mạch tơng đơng tích hệ số khuếch đại hai Tranzistor thnh phần Đối với Tranzistor có hệ số khuếch đại dòng điện lớn ta chọn l loại B562 hay loại khác tơng đơng Còn Tranzistor công suất lớn ta chọn l loại A671 loại khác tơng đơng Biến áp xung BAX ta chọn loại có tỉ lệ 1:1 Các điốt mạch ta chọn l điốt chỉnh lu có nhãn hiệu IN 4007 28 http://www.ebook.edu.vn Hớng dẫn tập dài Kỹ thuật Xung b Khối sửa xung khuếch đại xung dùng cổng logic mạch Dalingtơn dùng Tranzitor npn + Mạch sửa xung: Sau khối so sánh, xung điều khiển đợc tạo (giá trị góc điều khiển 1, đợc xác định), nhng độ rộng xung có trị số lớn cha thể đa đến cực điều khiển Thyristor Qua mạch sửa xung ta nhận đợc xung điều khiển có độ rộng theo yêu cầu Tuy nhiên mạch sửa xung phải đảm bảo không dịch chuyển thời điểm xuất xung đợc tạo từ mạch so sánh C5 uss N3 N4 R12 N5 N6 usx Hình 2-13: Sơ đồ nguyên lý mạch sửa xung dùng cổng logic uss t OuT3 t OuT4 t t OuT5 t usx tx t Hình 2-14: Giản đồ thời gian mạch sửa xung dùng cổng logic http://www.ebook.edu.vn 29 Hớng dẫn tập dài Kỹ thuật Xung Nếu điện phần tử lôgic mức "1" l E phần dơng điện áp R12 ta có: u R = 12 t E.e = E.e t C R12 Để tính chọn thông số mạch sửa xung (khâu vi phân) cần phải biết độ rộng xung tx cần phải tạo Trên giản đồ xung ta có: E.e t x C R12 = u LGO Với uLGO l mức lôgíc "0" lối vo IC lôgíc, thông số ny đợc xác định dựa vo sổ tay tra cứu Biết E, uLGO, tx ta tìm đợc trị số R12.C5, chọn C5 v suy đợc R12 Mạch sửa xung đợc thực mạch phát xung chùm kết hợp với mạch AND * IC 555 + ucc RB RA R1 D R1 C N A1 R A2 S Q T R1 IC 555 Hình 2-15: Sơ đồ trải vi mạch 555 sơ đồ ny RA = RB số thời gian nạp, phóng tụ C l nhau, chu kỳ dẫy xung vuông đợc tạo ra: Tra = 1,4.R.C (R = RA = RB) Mỗi xung đơn đợc tạo phải có độ rộng tx để mở Thyristor cách chắn Thông số RC đợc chọn theo công thức: 30 http://www.ebook.edu.vn Hớng dẫn tập dài Kỹ thuật Xung tx 1,4.RC = 0,7.RC Chọn C v tìm đợc R uss +ucc RA t WRA WRB D \ RB uch uch usx uss t usx t C Hình 2-16: Sơ đồ nguyên lý mạch phát xung chùm v giản đồ thời gian Để xung vuông đợc tạo có độ rộng tx v độ rỗng xung tnghỉ l RA = RB = R, WRA = WRB = WR - Tính chọn cho mạch phát xung chùm: Đây l mạch phát dãy xung vuông, độ rộng nh chu kỳ dẫy xung đợc tính chọn dựa sở độ rộng xung theo yêu cầu Thyristor cần đợc điều khiển Trờng hợp độ rộng xung theo yêu cầu tx = 200s thì: T = 2.tx = 2.200 = 400 s = 4.10-4 s, với T l chu kỳ xung Mặt khác T 1,4.(WR+R).C 1,4.(WR+R).C = 4.10-4 4.10 ( WR + R).C = = 2,9.10 1,4 Ta chọn tụ C có dung lợng l C = 0,01(F) = 1.10-8 (F) ( WR + R) = 2,9.10 = 29.10 ( ) 1.10 Chọn R = 10000 () = 10 (K) WR = 50000 () = 50 (K) http://www.ebook.edu.vn 31 Hớng dẫn tập dài Kỹ thuật Xung Khi ta chỉnh biến trở WR giá trị độ rộng xung mạch có giá trị nhỏ Với thông số v WR = ta có chu kỳ Tmin nh sau: Tmin 1,4(WR + R).C = 1,4.10000.1.10-8 = 14.10-5 (s) Vậy độ rộng xung tx = Tmin/2 = 7.10-5 = 70 (s) Tơng tự ta chỉnh WR nên giá trị max (WR = 50000) ta có Tmax nh sau: Tmax 1,4.(WR + R).C = 1,4.(10000 + 50000).1.10-8 = 84.10-5 (s) tx max = Tmax/2 = 42.10-5 = 420 (s) + Mạch chia xung: Qua mạch sửa xung, xung điều khiển đợc tách lm hai kênh gửi đến uđb1 Thyristor mạch lực uđk1 = usx.uđb1 uđk1 usx uđk2 = usx.uđb2 V nh xung điều khiển gửi đến Thyristor đợc phân cực thuận điều ny đảm bảo cho Thyristor lm việc an ton, chắn uss uđk2 uđb2 Hình 2-17: Sơ đồ nguyên lý mạch chia xung t uch t usx t uđk1 t uđk2 1 t Hình 2-18: Giản đồ thời gian mạch chia xung 32 http://www.ebook.edu.vn Hớng dẫn tập dài Kỹ thuật Xung + Mạch khuếch đại xung: * Chức năng: - Nhận tín hiệu từ khối sửa xung, tạo xung điều khiển có biên độ, độ rộng thích hợp, công suất đủ lớn đa tới cực điều khiển Thyristor mạch lực - Thực cách li phơng diện điện mạch điều khiển v mạch lực để an ton cho ngời v thiết +Ucc D5 BAX bị G1 D3 * - Tạo nên phối hợp trở * R3 D4 R1 kháng tốt trở kháng mạch điều khiển với trở Uđk1 K1 T1 R2 -Ucc kháng tải (cực điều khiển D1 T2 D2 Thyristor) GND Hình 2-19: Sơ đồ nguyên lý mạch khuyếch đại xung * Nguyên lý lm việc: Các Tranzitor T1 ,T2 mắc theo sơ đồ dalingtơn, theo cách mắc ny tơng đơng Tranzitor có công suất lớn, hệ số khuếch đại cao ( = 1.2) Các Tranzitor T1,T2 lm việc chế độ khuếch B Các điốt D1, D2 bảo vệ đầu vo cho Tranzitor (giảm điện áp phân cực ngợc nguồn -Ucc tạo ra), điốt D3 đợc dùng dập sđđ tự cảm sinh cuộn dây sơ cấp biến áp xung trình lm việc giúp cho Tranzitor lm việc an ton Điốt D5 để dẫn xung dơng, D4 dập xung âm cuộn thứ cấp biến áp xung Khi cha có xung đa tới, điện âm từ nguồn -Ucc qua R2 đa tới cực gốc T1 T1, T2 khoá chắn Biến áp xung BAX ngoi chức truyền xung từ mạch điều khiển tới Tiristor mạch động lực có tác dụng cách ly điện hai mạch v sửa lại dạng xung rộng Để hiểu rõ ngyên lý sửa xung BAX nh nguyên lý hoạt động mạch khuếch đại xung ta xét hoạt động sơ đồ hai trờng hợp sau: http://www.ebook.edu.vn 33 Hớng dẫn tập dài Kỹ thuật Xung Ta giả thiết thời gian tồn xung từ mạch phân chia xung đa đến l tv (độ rộng xung Uđk1), độ rộng xung mạch khuếch đại l txr thời gian từ lúc đóng nguồn Ucc cho cuộn sơ cấp BAX đến lúc từ thông lõi thép BAX bão ho l tbh Trên hình a l giản đồ điện áp theo thời gian mạch khuếch đại xung tv tbh, hình b ứng với trờng hợp tv > tbh Nh mạch khuếch đại xung lm việc có hai trờng hợp xẩy l trờng hợp xung vo Uđk1 có độ rộng tv tbh v trờng hợp xung vo có tv > tbh Uđk1 Uđk1 t1 t2 t3 t4 t UđkTi1 0 t1 UđkTi1 t t2 t1 t3 t4 t t3 t Hình a Hình b Hình 2-20: Giản đồ điện áp theo thời gian mạch khuếch đại xung - Trờng hợp thứ nhất: Xung vo có độ rộng tSX tbh: Từ thời điểm t = ữ t < t1, cha có xung đa tới mạch khuếch đại xung nên hai Tranzistor khóa, dòng điện no chạy cuộn sơ cấp BAX nên cuộn thứ cấp xung ra, tức l UđkTi1 = Tại thời điểm t = t1 xuất xung điện áp vo dơng, Tranzistor T1, T2 mở bão ho Trên cuộn sơ cấp BAX đột ngột đợc đặt điện áp Ucc có cực tính dơng (*) v âm không (*) Điện áp ny lm xuất dòng điện qua cuộn sơ cấp BAX tăng dần v có chiều từ phía (*) sang phía không (*) Lúc ny cuộn thứ cấp BAX xuất xung điện áp có cực tính điện áp cuộn sơ cấp, dơng (*) v âm không (*) Xung cuộn thứ cấp đặt thuận nên điốt D5 nên D5 mở, cực G1 v cực K1 T1 đợc cấp xung điều khiển: UđkTi1 > Đến thời điểm t = t1= t1 + tSX xung vo, hai Tranzistor T1 v T2 khoá lại, dòng điện qua cuộn sơ cấp BAX giảm không Do giảm dòng điện nên cuộn sơ cấp BAX xuất sức điện động tự cảm có cực tính ngợc lại cực tính điện áp lúc T1 v T2 mở, dơng không (*) v âm (*) Sức điện động tự cảm ny chống lại biến thiên dòng điện qua cuộn sơ cấp BAX Xung cuộn thứ cấp phân cực ngợc cho D5 nên D5 khóa, điện áp UđkTi1 = 0, xung ny đợc 34 http://www.ebook.edu.vn Hớng dẫn tập dài Kỹ thuật Xung dập tắt điốt D4 Lúc ny cuộn sơ cấp BAX điốt D3 đợc phân cực thuận nhờ sức điện động tự cảm nên D3 thông điện trở R3 dập tắt sức điện động tự cảm sinh cuộn sơ cấp BAX trờng hợp ny độ rộng xung độ rộng xung vo: txr = tSX - Trờng hợp thứ hai: Xung vo có độ rộng tv > tbh: Từ t = ữ t < t1 cha có xung vo nên Tranzistor cha mở, dòng điện no chạy cuộn sơ cấp BAX nên UđkTi1 = Tại t = t1 xuất xung điện áp vo dơng dẫn đến T1 v T2 mở bão hòa Trên cuộn dây sơ cấp BAX xuất điện áp điện áp Ucc có cực tính dơng (*) v âm không (*) lm dòng điện qua cuộn sơ cấp tăng dần v có chiều từ (*) sang không (*) Xung cuộn thứ cấp có cực tính dơng (*) v âm không (*), phân cực thuận cho D5 nên D5 mở, cực G1 v K1 T1 đợc cấp xung điều khiển: UđkTi1 > Khi t = t1 = t1 + tbh mạch từ BAX bị bão hòa, từ thông mạch từ BAX không biến thiên nên xung cảm ứng cuộn dây BAX bị mất, UđkTi1 = Đến thời điểm t = t2 xung vo, T2 v T2 khóa cắt dòng điện chạy qua cuộn sơ cấp BAX Do dòng điện chạy qua cuộn sơ cấp biến áp xung giảm đột ngột nên cuộn sơ cấp xuất sức điện động cảm ứng có chiều chống lại biến thiên dòng điện Sức điện động tự cảm ny có cực tính dơng không (*) v âm (*), phân cực thuận cho D3 nên D3 mở R3 dập tắt sức điện động tự cảm ny Trên cuộn thứ cấp BAX nhờ có D5 m xung âm không đa đến cực G v cực K Tiristor đợc, m xung âm ny đợc dập tắt D4 Nh trờng hợp xung vo có độ rộng lớn thời gian bão hòa BAX xung có độ rộng lớn thời gian bão hòa BAX: txr = tbh * Tính chọn cho mạch khuếch đại xung: Hai Tranzistor tầng khuếch đại Darlington ta chọn l loại đèn ngợc có công suất lớn, có hệ số khuếch đại dòng điện lớn Loại có công suất lớn chọn H1061 hai Tranzistor tơng đơng Tranzistor có hệ số khuếch đại dòng lớn chọn loại C828, C945 hay tơng đơng Biến áp xung BAX ta chọn loại có tỉ lệ 1:1 http://www.ebook.edu.vn 35 Hớng dẫn tập dài Kỹ thuật Xung Nguồn nuôi BAX +UCC chọn theo yêu cầu biên độ xung điều khiển Tiristor Thờng nguồn ny đợc lấy với giá trị +UCC = (v) Nguồn -UCC chọn có giá trị -UCC = (v) c Khối sửa xung chia xung dùng mạch vi phân cổng logic + Chức năng: Uđb1 - Sau khối so sánh thời điểm xuất xung điều khiển +Ucc đợc xác định nhiên xung đợc tạo có độ rộng lớn, qua NAND3 R13 R12 USX C3 - + Usx1 R14 Tr6 Uss NAND4 D3 Usx2 khối sửa xung ta nhận đợc xung GND Uđb2 điều khiển có độ rộng thích hợp - Chỉ truyền xung điều Hình 2-21: Sơ đồ nguyên lý khiển đến Thiristor mạch lực điện áp l phân cực thuận, điều ny đợc thực khối chia xung + Nguyên lý làm việc Tại thời điểm t = đầu so sánh nhận mức logic "1" (tơng ứng với điện áp l U+ramax) tụ C3 phóng điện (vì trớc đầu so sánh nhận mức logic "0" nên tụ C3 đợc nạp với cực tính nh hình vẽ v ( U C = U max ), dòng điện mạch: +C3 RBET6 nguồn KĐTT A2 R12 -C3 Điện áp tụ giảm v đợc nạp theo cực tính ngợc lại dòng nạp cho tụ C3 : +UCC KĐTT A2 R12 C3 RBET6 mass, điện áp tăng dần đến trị số U+ramax Trong trình T6 mở, USX nhận trị "0" xung điều khiển đa đến Thyristor Đến thời điểm t = đầu so sánh nhận trị "0", tụ C3 phóng điện v đợc nạp theo cực tính ngợc lại Quá trình tụ C3 phóng điện T6 khoá, điện cực góp mức cao USX nhận mức logic "1" v ta nhận đợc xung điều khiển (xung âm) đầu phần tử NAND3 NAND4 tuỳ thuộc vo trị logic Uđb1, Uđb2 thời điểm Ta nhận thấy độ rộng xung 36 http://www.ebook.edu.vn Hớng dẫn tập dài Kỹ thuật Xung khoảng thời gian Tranzitor T6 khoá Khoảng thời gian ny phụ thuộc vo số thời gian phóng tụ C3 (phóng C3.R12 ) Vì Uđb1, Uđb2 lệch pha 1800 điện nên Usx1, Usx2cũng thoả mãn điều kiện ny Tại sờn trớc xung ca xung đợc tạo thời điểm U dk = U rc , độ rộng xung điều khiển điều chỉnh đợc cách thay đổi số thời gian phóng tụ C3 Urc u -Uđk u U+rama USS USX t t UC3 - U ramax t Uđb1 t Uđb2 t USX1 t USX2 t Hình 2-22 :Giản đồ xung http://www.ebook.edu.vn 37 Hớng dẫn tập dài Kỹ thuật Xung d Khối sửa xung dùng mạch vi phân khuếch đại thuật toán: Sau khối so sánh xung điều khiển đợc tạo (giá trị góc điều khiển v đợc xác định ), nhng độ rộng xung có trị số cha thể đa đến cực điều khiển Thyristor Qua mạch sửa xung ta nhận đợc xung điều khiển có độ rộng theo yêu cầu Tuy nhiên mạch sửa xung phải đảm bảo không dịch chuyển thời điểm xuất xung đợc tạo từ mạch so sánh +ucc C R3 R2 R1 USS R4 DZ1 D DZ Co WR USX -ucc Hình 2-23: Sơ đồ nguyên lý mạch sửa xung USS t UC t U UR1 Uđ t USX tx t Hình 2-24: Giản đồ xung mạch sửa xung 38 http://www.ebook.edu.vn Hớng dẫn tập dài Kỹ thuật Xung Các phần tử R2 ,C0 ,DZ,WR tạo nên mạch ổn áp thông số, điện áp WR có giá trị không đổi Điện áp USS (dãy xung vuông) đợc đặt nên C v R1 nối tiếp, điện áp R1 có dạng l xung hm mũ có cực tính trái dấu , nhờ có diôt D ngắn mạch phần xung âm phần xung dơng qua R3 đa tới đầu vo không đảo Khuếch đại thuật toán thực hiên việc so sánh điện áp vi phân (trên R1) v điện áp đặt lấy R Đầu khuếch đại thuật toán l dãy xung vuông có cực tính thay đổi, nhờ R1 v DZ1 điện áp USX l dãy xung vuông có sờn trớc xung trùng với sờn trớc xung USS , độ rộng xung USX thay đổi đợc Ta nhận thấy độ rộng xung phụ thuộc vo thông số mạch vi phân (C,R1) v điện áp đặt Uđ Với giả thiết biên độ USS V , điện áp tụ C đợc tính : UC = 5.e t C R1 Chọn điện áp đặt Uđ = 2,5 V Nếu độ rộng theo yêu cầu xung điều khiển l tx ta có: 2,5 = 5.e tx C R1 (*) thực Ln hai vế (*) : tx t = ln 0,5 = 0,69 t x = 0,69.C R1 C R1 = x Trờng hợp tx = 500(s) C R1 0,69 Ta có : C.R1=7,25.10-4 (s) , chọn C = 200nF = 2.10-7F 2.10-7 R1 = 7,25.10-4 (s) R1 =3,63.103() = 3,63 (k) Khối khuếch đại trừ: Với mục đích l tạo trình điều khiển l thuận, có nghĩa l điện áp chủ đạo tăng điện áp biến đổi tăng v ngợc lại Với sơ đồ nguyên lý hình bên ta có: uđk = A.uđ + B.ucđ http://www.ebook.edu.vn 39 Hớng dẫn tập dài Kỹ thuật Xung Có thể tìm A, B theo phơng pháp sau: Cho uđ = Mạch lm việc ucđ nh khuếch đại đảo tức l: u dkB uđ R = 29 u cd R26 B= R29 R26 R29 R26 uđk R27 R28 Hình 2-21: Sơ đồ nguyên lý mạch khuyếch đại trừ Nếu chọn R29 = R26 B = -1 Cho ucđ = 0, mạch có dạng l mạch khuếch đại đảo có phân áp R 28 R R28 u d + 29 ; A = R26 R27 + R28 R27 + R28 Nếu chọn : R 27 = R26 = R29 A = u dkA = R26 + R29 . R26 uđkA = uđ Khi A= 1; B=-1 : uđk = uđkA + uđkB = uđ - uđko * ucđ: L điện áp chủ đạo đợc điều chỉnh theo ý chủ quan ngời * uđ: Đợc gọi l điện áp đặt v đợc chọn có trị số biên độ điện áp ca nhờ Ucđ = Uđk = Uđ góc điều khiển = = 1800 điện, điện áp biến đổi , Ucđ tăng Uđk giảm, nhìn hình 2-8 ta thấy 1,2 giảm, điện áp biến đổi tăng, Ucđ giảm trình xảy ngợc lại điện áp biến đổi giảm, trình điều khiển nh l thuận 40 http://www.ebook.edu.vn Hớng dẫn tập dài Kỹ thuật Xung Urc U Usso uđk Ucđ t t Hình 2-25: Giản đồ xung minh hoạ thay đổi góc điều khiển điều chỉnh điện áp chủ đạo Ucđ http://www.ebook.edu.vn 41 [...]... 23 Hớng dẫn bài tập dài Kỹ thuật Xung 3 Khối sửa xung và khuếch đại xung: a Khối sửa xung và khuếch đại xung dùng mạch vi phân và mạch Dalingtơn dùng Tranzitor pnp Xung của mạch so sánh đa ra đã thoả mãn đợc thời điểm xuất hiện (góc ) nhng cha thoả mãn về độ rộng v công suất đối với yêu cầu của xung điều khiển Tiristor Thông thờng xung ra của mạch so sánh còn rộng so với độ rộng chuẩn của xung điều... áp xung có độ rộng bằng độ rộng của xung vo ở hình 2-12b l trờng hợp độ rộng của xung vo BAX lớn hơn thời gian bão ho từ của BAX Tại thời điểm t1 có xung vo cuộn sơ cấp BAX nên trên http://www.ebook.edu.vn 25 Hớng dẫn bài tập dài Kỹ thuật Xung cuộn sơ cấp BAX ta cũng thu đợc một xung ra Đến thời đểm t1 từ thông trong lõi thép BAX bão hòa nên mất xung trên cuộn thứ cấp BAX mặc dù lúc ny vẫn còn xung. .. đơng Biến áp xung BAX ta chọn loại có tỉ lệ 1:1 Các điốt trong mạch ta chọn l điốt chỉnh lu có nhãn hiệu IN 4007 28 http://www.ebook.edu.vn Hớng dẫn bài tập dài Kỹ thuật Xung b Khối sửa xung và khuếch đại xung dùng các cổng logic và mạch Dalingtơn dùng Tranzitor npn + Mạch sửa xung: Sau khối so sánh, xung điều khiển đợc tạo ra (giá trị góc điều khiển 1, 2 đã đợc xác định), nhng độ rộng xung có trị... http://www.ebook.edu.vn Hớng dẫn bài tập dài Kỹ thuật Xung tx 1,4.RC = 0,7.RC 2 Chọn C v tìm đợc R uss +ucc RA t 0 WRA 8 7 6 2 WRB D \ RB 4 3 uch uch usx uss t 0 usx t 1 C 0 Hình 2-16: Sơ đồ nguyên lý mạch phát xung chùm v giản đồ thời gian Để xung vuông đợc tạo ra có độ rộng tx v độ rỗng xung tnghỉ l bằng nhau thì RA = RB = R, WRA = WRB = WR - Tính chọn cho mạch phát xung chùm: Đây l một mạch phát ra dãy xung vuông,... rộng Để hiểu rõ ngyên lý sửa xung của BAX cũng nh nguyên lý hoạt động của mạch khuếch đại xung ta xét hoạt động của sơ đồ trong hai trờng hợp sau: http://www.ebook.edu.vn 33 Hớng dẫn bài tập dài Kỹ thuật Xung Ta giả thiết thời gian tồn tại của xung từ mạch phân chia xung đa đến l tv (độ rộng xung Uđk1), độ rộng xung ra của mạch khuếch đại l txr còn thời gian từ lúc đóng nguồn Ucc cho cuộn sơ cấp BAX... Biến áp xung BAX ta chọn loại có tỉ lệ 1:1 http://www.ebook.edu.vn 35 Hớng dẫn bài tập dài Kỹ thuật Xung Nguồn nuôi BAX +UCC chọn theo yêu cầu biên độ của xung điều khiển Tiristor Thờng nguồn ny đợc lấy với giá trị +UCC = 9 (v) Nguồn -UCC cũng chọn có giá trị -UCC = 9 (v) c Khối sửa xung và chia xung dùng mạch vi phân và các cổng logic + Chức năng: Uđb1 - Sau khối so sánh thời điểm xuất hiện xung điều... BAX Xung trên cuộn thứ cấp phân cực ngợc cho D5 nên D5 khóa, điện áp UđkTi1 = 0, xung ny đợc 34 http://www.ebook.edu.vn Hớng dẫn bài tập dài Kỹ thuật Xung dập tắt trên điốt D4 Lúc ny trên cuộn sơ cấp BAX điốt D3 đợc phân cực thuận nhờ sức điện động tự cảm nên D3 thông cùng điện trở R3 dập tắt ngay sức điện động tự cảm sinh ra trên cuộn sơ cấp BAX ở trờng hợp ny độ rộng xung ra bằng độ rộng của xung. .. Hình 2-17: Sơ đồ nguyên lý mạch chia xung t 0 uch t 0 usx t 0 uđk1 t 2 0 uđk2 0 1 1 t 2 Hình 2-18: Giản đồ thời gian mạch chia xung 32 http://www.ebook.edu.vn Hớng dẫn bài tập dài Kỹ thuật Xung + Mạch khuếch đại xung: * Chức năng: - Nhận tín hiệu từ của khối sửa xung, tạo ra xung điều khiển có biên độ, độ rộng thích hợp, công suất đủ lớn đa tới cực điều khiển của các Thyristor mạch lực - Thực hiện cách... = 1.10-5F Re1=10K 18 http://www.ebook.edu.vn Hớng dẫn bài tập dài Kỹ thuật Xung c Mạch đồng bộ hoá dùng tầng khuếch đại Tranzitor và các cổng logic + Chức năng : Nhận điện áp Uđb xoay chiều đồng bộ với điện áp lới v tạo ra các dẫy xung Uđb0, Uđb1, Uđb2 Uđb0 l dẫy xung vuông độ rộng đủ nhỏ tần số gấp hai lần tần số điện áp lới Uđb1, Uđb2 l hai dẫy xung vuông lệch pha nhau góc 1800điện có tần số bằng... cực góp của T1, T2 cùng có trị số lớn (tơng ứng http://www.ebook.edu.vn 11 Hớng dẫn bài tập dài Kỹ thuật Xung với mức lôgíc 1) do vậy m uđb0 nhận giá trị 1 Ta nhận thấy uđbo l dãy xung vuông tần số gấp 2 lần tần số điện áp lới Để mở rộng dải điều chỉnh của góc mở 1, 2 (lý tởng từ 0 1800 điện) cần tăng độ rộng sờn trớc của xung răng ca, điều ny đợc thực hiện bằng cách thu hẹp độ rộng của uđbo Để giảm ... http://www.ebook.edu.vn 23 Hớng dẫn tập dài Kỹ thuật Xung Khối sửa xung khuếch đại xung: a Khối sửa xung khuếch đại xung dùng mạch vi phân mạch Dalingtơn dùng Tranzitor pnp Xung mạch so sánh đa thoả... đại xung ta xét hoạt động sơ đồ hai trờng hợp sau: http://www.ebook.edu.vn 33 Hớng dẫn tập dài Kỹ thuật Xung Ta giả thiết thời gian tồn xung từ mạch phân chia xung đa đến l tv (độ rộng xung. .. USX2 t Hình 2-22 :Giản đồ xung http://www.ebook.edu.vn 37 Hớng dẫn tập dài Kỹ thuật Xung d Khối sửa xung dùng mạch vi phân khuếch đại thuật toán: Sau khối so sánh xung điều khiển đợc tạo (giá